JP2022047120A - モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】大型化を抑制しつつ、検出素子による磁束の検知の感度を向上させることができるモータを提供する。【解決手段】モータ100のステータ部35において、第1ステータコア4の第1ティースの先端部は、周方向に延びる延伸部43を有する。隣り合う延伸部43の間に第1隙間が形成され、第1先端部間隙間G11と、第1先端部間隙間G11よりも狭い第2先端部間隙間G12とを含む。第2ステータコア5の第2ティースの先端部は、周方向に延びる延伸部53を有する。隣り合う延伸部53の間に第2隙間が形成され、第3先端部間隙間G21と、第3先端部間隙間G21よりも広い第4先端部間隙間G22とを含む。上下方向から見たとき、第1先端部間隙間G11と第3先端部間隙間G21とは重なっており、第2先端部間隙間G12と第4先端部間隙間G22とは重なっている。検出素子36は、第1先端部間隙間G11に対応する位置に配置される。【選択図】図8
Description
本開示は、モータに関する。
ホール素子のような検出素子を備えるモータが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1のモータは、検出素子と、ロータヨークと、ロータヨークに設けられるマグネットとを備える。特許文献1のモータにおいて、マグネットの一部はロータヨークから露出している。検出素子は、ロータヨークから露出されたマグネットの部分に対応して、マグネットより外側に配置される。検出素子は、露出されたマグネットの部分の漏れ磁束を検出する。
特許文献1のモータは、検出素子をマグネットより外側に配置することで薄型化している。しかしながら、特許文献1のモータは、検出素子をマグネットより外側に配置するため、径方向に大型化し易い。
本開示は上記課題に鑑みてなされた。本開示の目的は、大型化を抑制しつつ、検出素子による磁束の検知の感度を向上させることができるモータを提供することにある。
本開示の例示的なモータは、回転部と、静止部とを備える。前記回転部は、上下方向に延びる中心軸の回りを回転する。前記回転部は、複数のマグネットを有する。前記静止部は、前記複数のマグネットと径方向に対向するステータ部を有する。前記ステータ部は、第1ステータコアと、第2ステータコアとを有する。前記第2ステータコアは、前記第1ステータコアに対して上下方向に積層される。前記第1ステータコアは、上下方向に積層された複数の第1コアピースを有する。前記第1ステータコアは、中心軸を囲む環状の第1コアバックを有する。前記第1ステータコアは、複数の第1ティースを更に有する。前記複数の第1ティースは、周方向に沿って配置される。前記複数の第1ティースは、前記第1コアバックから径方向に延びる。前記複数の第1ティースのそれぞれの径方向の先端部は、周方向に延びる延伸部を有する。前記複数の第1ティースは、隣り合う前記第1ティースの前記延伸部の間に第1隙間を形成する。前記第2ステータコアは、上下方向に積層された複数の第2コアピースを有する。前記第2ステータコアは、中心軸を囲む環状の第2コアバックを有する。前記第2ステータコアは、複数の第2ティースを更に有する。前記複数の第2ティースは、周方向に沿って配置される。前記複数の第2ティースは、前記第2コアバックから径方向に延びる。前記複数の第2ティースのそれぞれの径方向の先端部は、周方向に延びる延伸部を有する。前記複数の第2ティースは、隣り合う前記第2ティースの前記延伸部の間に第2隙間を形成する。前記第1隙間は、第1先端部間隙間と、第2先端部間隙間とを含む。前記第2先端部間隙間は、前記第1先端部間隙間よりも狭い。前記第2隙間は、第3先端部間隙間と、第4先端部間隙間とを含む。前記第4先端部間隙間は、前記第3先端部間隙間よりも広い。上下方向から視たとき、前記第1先端部間隙間と前記第3先端部間隙間とは重なっている。上下方向から視たとき、前記第2先端部間隙間と前記第4先端部間隙間とは重なっている。前記静止部は、検出素子を更に有する。前記検出素子は、前記マグネットから発生する磁束を検出する。前記検出素子は、前記第1先端部間隙間に対応する位置、又は前記第4先端部間隙間に対応する位置に配置されている。
本開示の例示的なモータによれば、モータの大型化を抑制しつつ、検出素子による磁束の検知の感度を向上させることができる。
以下、図面(図1~図12)を参照して本開示のモータに係る実施形態を説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されない。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合がある。また、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
本明細書では、便宜上、モータの中心軸A(図1参照)の方向を上下方向として説明する場合がある。ただし、上下方向、上方向、及び下方向は、説明の便宜上定めるものであり、鉛直方向に一致する必要はない。また、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したに過ぎず、本開示に係るモータの使用時の向きを限定しない。更に、図1に示すように、モータの中心軸Aと平行な方向を「軸方向AD」と記載し、モータの中心軸Aを中心とする径方向及び周方向を「径方向RD」及び「周方向CD」と記載する。また、「平面視」は、軸方向ADから対象物を視ることを示す。換言すると、「平面視」は、上下方向から対象物を視ることを示す。なお、本明細書において「平行な方向」は、略平行な方向も含む。
[実施形態1]
以下、図1~図9を参照して実施形態1について説明する。まず、図1及び図2を参照して本実施形態のモータ100を説明する。図1は本実施形態のモータ100の模式的な断面図である。図2は本実施形態のモータ100の内部の構成を示す斜視図である。なお、図2では、理解の便宜のために、図1に示す第1フレーム21、第2フレーム31、複数の軸受け33、及びコイル34を省略している。本実施形態のモータ100は、アウターロータ型のモータである。図1に示すように、本実施形態のモータ100は、回転部2と、静止部3とを備える。
以下、図1~図9を参照して実施形態1について説明する。まず、図1及び図2を参照して本実施形態のモータ100を説明する。図1は本実施形態のモータ100の模式的な断面図である。図2は本実施形態のモータ100の内部の構成を示す斜視図である。なお、図2では、理解の便宜のために、図1に示す第1フレーム21、第2フレーム31、複数の軸受け33、及びコイル34を省略している。本実施形態のモータ100は、アウターロータ型のモータである。図1に示すように、本実施形態のモータ100は、回転部2と、静止部3とを備える。
回転部2は、モータ100において回転する部位を示す。回転部2は、上下方向(軸方向AD)に延びる中心軸Aの回りを回転する。換言すると、中心軸Aは回転部2の回転中心である。図1に示すように、回転部2は、第1フレーム21を有する。回転部2は更に、複数のマグネット22(図2参照)と、ロータホルダ23とを有する。
静止部3は、モータ100において静止している部位を示す。静止部3は、第2フレーム31と、シャフト32と、複数の軸受け33と、コイル34とを有する。静止部3は更に、ステータ部35と、検出素子36と、回路基板37とを有する。
<回転部2>
第1フレーム21は、外側円筒部211と、内側円筒部212と、蓋部213とを有する。
第1フレーム21は、外側円筒部211と、内側円筒部212と、蓋部213とを有する。
外側円筒部211は略円筒状であり、軸方向ADに延びる。外側円筒部211は中心軸Aを囲む。外側円筒部211は、第1フレーム21の径方向RD外側の面を構成する。換言すると、外側円筒部211は、第1フレーム21の外周面を構成する。
内側円筒部212は略円筒状であり、軸方向ADに延びる。内側円筒部212は中心軸Aを囲む。内側円筒部212は、外側円筒部211の径方向RD内側に配置される。
蓋部213は、外側円筒部211の上端部から内側円筒部212の上端部にわたって設けられて、外側円筒部211と内側円筒部212との間の空間を覆う。蓋部213は、第1フレーム21の上面を構成する。
複数のマグネット22は、周方向CDに沿って配列される(図2参照)。マグネット22は、例えば永久磁石である。ロータホルダ23は略円筒状であり、軸方向ADに延びる(図2参照)。ロータホルダ23は中心軸Aを囲む。ロータホルダ23は、例えば、ロータヨークである。ロータホルダ23は、同一形状の磁性体を積層した積層体であってもよい。磁性体は、例えば電磁鋼板である。
ロータホルダ23は、複数のマグネット22を保持する。本実施形態において、複数のマグネット22は、ロータホルダ23の内周面に固定される。また、ロータホルダ23は、第1フレーム21に保持される。より具体的には、ロータホルダ23は、外側円筒部211の内周面に固定される。
複数のマグネット22の各々は、中心軸Aとは反対側の外周面221と、中心軸A側の内周面222とを有する。本実施形態において、ロータホルダ23は、複数のマグネット22の外周面221の全面を覆う。本実施形態によれば、複数のマグネットのそれぞれの外周面の一部がロータホルダによって覆われていない構成と比べて、漏れ磁束を低減することができる。
<静止部3>
第2フレーム31は、第1フレーム21の軸方向AD一方側に配置されて、第1フレーム21の開口を覆う。換言すると、第2フレーム31は、第1フレーム21と共にモータ100のハウジングを構成する。本実施形態において、第2フレーム31は、第1フレーム21の下側に配置されて、第1フレーム21の下側開口を覆う。
第2フレーム31は、第1フレーム21の軸方向AD一方側に配置されて、第1フレーム21の開口を覆う。換言すると、第2フレーム31は、第1フレーム21と共にモータ100のハウジングを構成する。本実施形態において、第2フレーム31は、第1フレーム21の下側に配置されて、第1フレーム21の下側開口を覆う。
第2フレーム31は、円筒部311を有する。円筒部311は略円筒状であり、軸方向ADに延びる。円筒部311は中心軸Aを囲む。第2フレーム31の円筒部311は、第1フレーム21の外側円筒部211と内側円筒部212との間に配置される。
シャフト32は、ステータ部35の径方向RD内側において軸方向ADに延びる柱状の部材である。具体的には、シャフト32は、中心軸Aに沿って配置される。また、シャフト32は、第1フレーム21の内側円筒部212の径方向RD内側に配置される。シャフト32の軸方向AD一方側の端部は第2フレーム31に固定されている。本実施形態では、シャフト32の下端部が第2フレーム31に固定されている。
複数の軸受け33は、静止部3に対して回転部2を回転自在に支持する。より具体的には、複数の軸受け33は、シャフト32に対して第1フレーム21の内側円筒部212を回転自在に支持する。複数の軸受け33はそれぞれ略円環状構造である。本実施形態において、静止部3は、2つの軸受け33を有する。2つの軸受け33は、軸方向ADにおいて互いに対向する。つまり、2つの軸受け33は、軸方向ADに沿って配列される。
ステータ部35は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータ部35は、中心軸Aを中心とする略円環状構造を有する(図2参照)。ステータ部35は、複数のマグネット22と径方向RDに対向する。本実施形態において、ステータ部35は、第2フレーム31の円筒部311によって支持されて、複数のマグネット22の径方向RD内側に配置される。
ステータ部35は、コアバック部351と、複数のティース部352(図2参照)とを有する。コアバック部351は、中心軸Aを中心とする略円環状である(図2参照)。複数のティース部352は、コアバック部351から径方向RDに延びる。ここでは、ティース部352はコアバック部351から径方向RD外側に延びる。
コイル34は、ティース部352に巻かれた導線により構成される。なお、導線の巻き方は、各ティース部352に導線を個別に巻き付ける、いわゆる「集中巻き」であってもよく、2本以上のティース部352に亘って導線を巻き付ける、いわゆる「分布巻き」であってもよい。
モータ100の駆動時には、外部電源から駆動回路を介してコイル34に駆動電流が供給される。駆動電流の供給に応じて、ステータ部35の複数のティース部352に磁束が発生する。そして、複数のマグネット22から発生している磁束と、複数のティース部352から発生する磁束との相互作用により、周方向CDのトルクが生じる。この結果、回転部2が、中心軸Aを中心として回転し始める。
回路基板37は、上下方向(軸方向AD)においてステータ部35と対向する。換言すると、回路基板37は、ステータ部35の軸方向AD一方側に配置されている。ここでは、回路基板37は、ステータ部35の下側に配置されている。回路基板37には、配線が形成されている。
検出素子36は、回路基板37に実装されている。検出素子36は、マグネット22から発生する磁束を検出する。検出素子36は、マグネット22から発生する磁束を検出することにより、検出信号を回路基板37に出力する。
具体的には、検出素子36は、各マグネット22から発生する磁束を、回転部2が1回転する間にそれぞれ1回ずつ検出する。したがって、回転部2の回転中に検出素子36から出力される検出信号は、回転部2の回転に対応する信号となる。よって、検出信号は、回転部2の回転に関する情報を示す。例えば、検出信号は、回転部2の回転速度又は回転部2の回転位置を示す。検出信号は、回路基板37を介して外部の制御部に出力されて、制御部によるモータ100の制御に用いられる。検出素子36は、例えばホール素子又は磁気抵抗素子である。
続いて図2、図3A及び図3Bを参照して検出素子36及び回路基板37を更に説明する。図3Aは、検出素子36及び回路基板37を示す平面図である。図3Bは、検出素子36及び回路基板37を示す斜視図である。
図2、図3A及び図3Bに示すように、回路基板37は、円弧状であり、周方向CDに沿って延びる。本実施形態において、静止部3は、3つの検出素子36を有する。3つの検出素子36は、周方向CDに沿って配列される。3つの検出素子36は、2つ以上の検出素子36が同一のマグネット22から発生する磁束を同時に検出しない位置に配置される。なお、静止部3は、1つ又は2つの検出素子36を有してもよいし、4つ以上の検出素子36を有してもよい。
続いて図4を参照して検出素子36とマグネット22との位置関係について説明する。図4は、複数のマグネット22、検出素子36、及び回路基板37を示す平面図である。
図4に示すように、本実施形態において、検出素子36は、回転部2の回転中に複数のマグネット22が通過する領域の直下に配置される。したがって、検出素子36は、マグネット22から発生する磁束をより感度よく検知できる。また、検出素子36は、ロータホルダ23の外周面の径方向内側に配置される。よって、回路基板37の面積を抑制できるため、モータ100の大型化を抑制できる。なお、ロータホルダ23の外周面は、ロータホルダ23の径方向外側の面を示す。
続いて図5A及び図5Bを参照して静止部3の構成を更に説明する。図5Aは静止部3の構成を示す斜視図である。なお、図5Aでは、理解の便宜のために、図1に示す第2フレーム31、複数の軸受け33、及びコイル34を省略している。
図5Aに示すように、ステータ部35は、第1ステータコア4と、第2ステータコア5とを有する。第2ステータコア5は、第1ステータコア4に対して上下方向に積層される。本実施形態では、第2ステータコア5は、第1ステータコア4の上側に積層されて、第1ステータコア4に固定されている。なお、第1ステータコア4及び第2ステータコア5は、中心軸Aを中心とする略円環状構造を有する。
図5Bは、ステータ部35の拡大斜視図である。図5Bに示すように、第1ステータコア4は、上下方向に積層された複数の第1コアピース40を有する。複数の第1コアピース40は同一形状である。第1コアピース40はそれぞれ、中心軸Aを中心とする略円環状である。第1コアピース40は薄板状の磁性体である。磁性体は、例えば電磁鋼板である。
同様に、第2ステータコア5は、上下方向に積層された複数の第2コアピース50を有する。複数の第2コアピース50は同一形状である。第2コアピース50はそれぞれ、中心軸Aを中心とする略円環状である。第2コアピース50は薄板状の磁性体である。磁性体は、例えば電磁鋼板である。
続いて図6Aを参照して第1ステータコア4を説明する。図6Aは第1ステータコア4の平面図である。図6Aに示すように、第1ステータコア4は、中心軸Aを囲む環状の第1コアバック41と、複数の第1ティース42とを有する。複数の第1ティース42は、周方向CDに沿って配置されて、第1コアバック41から径方向RDに延びる。より具体的には、第1コアバック41は、中心軸Aを中心とする略円環状である。ここでは、第1ティース42は第1コアバック41から径方向RD外側に延びる。
複数の第1ティース42のそれぞれの径方向RDの先端部は、延伸部43を有する。ここでは、第1ティース42の径方向RD外側の先端部が延伸部43を有する。第1ティース42の延伸部43は、周方向CDに延びる。つまり、第1ティース42の径方向RD外側の先端部は、周方向CDに延びる。
複数の第1ティース42は、隣り合う第1ティース42の延伸部43の間に第1隙間G1を形成する。第1隙間G1は、第1先端部間隙間G11と、第2先端部間隙間G12とを含む。第2先端部間隙間G12は、第1先端部間隙間G11よりも狭い。本実施形態では、複数の第1ティース42は、第1先端部間隙間G11と第2先端部間隙間G12とを周方向CDに交互に形成する。
続いて図6Bを参照して第1ステータコア4を更に説明する。図6Bは第1ステータコア4の一部を拡大して示す平面図である。図6Bに示すように、第1ステータコア4の延伸部43は、第1延伸部431と、第2延伸部432とを含む。本実施形態では、第1延伸部431及び第2延伸部432は周方向CDに交互に設けられる。
第1延伸部431は、第1突出部441と、第2突出部442とを有する。第1突出部441は、第1ティース42を中心として周方向CD一方側に延びる。第2突出部442は、第1ティース42を中心として周方向CD他方側に延びる。第1突出部441が延びる長さは、第2突出部442よりも長い。
第2延伸部432は、第3突出部443と、第4突出部444とを有する。第3突出部443は、第1ティース42を中心として周方向CD一方側に延びる。第4突出部444は、第1ティース42を中心として周方向CD他方側に延びる。第4突出部444が延びる長さは、第3突出部443よりも長い。
第1延伸部431及び第2延伸部432は第1隙間G1を挟んで周方向CDに対向する。したがって、第1突出部441は、周方向CDにおいて第4突出部444と対向する。また、第2突出部442は、周方向CDにおいて第3突出部443と対向する。この結果、第2突出部442と第3突出部443との間に第1先端部間隙間G11が形成される。また、第1突出部441と第4突出部444との間に第2先端部間隙間G12が形成される。そして、第1先端部間隙間G11及び第2先端部間隙間G12は周方向CDに交互に形成される。
以上、図6A及び図6Bを参照して説明したように、第1ステータコア4の延伸部43は、周方向CD一方側に延びる長さと、周方向CD他方側に延びる長さとが異なる。したがって、延伸部の周方向一方側及び他方側の両側が短い構成と比べて、モータ100のトルクを高めることができる。
続いて図7Aを参照して第2ステータコア5を説明する。図7Aは第2ステータコア5の平面図である。図7Aに示すように、第2ステータコア5は、中心軸Aを囲む環状の第2コアバック51と、複数の第2ティース52とを有する。複数の第2ティース52は、周方向CDに沿って配置されて、第2コアバック51から径方向RDに延びる。より具体的には、第2コアバック51は、中心軸Aを中心とする略円環状である。ここでは、第2ティース52は第2コアバック51から径方向RD外側に延びる。
複数の第2ティース52のそれぞれの径方向RDの先端部は、延伸部53を有する。ここでは、第2ティース52の径方向RD外側の先端部が延伸部53を有する。第2ティース52の延伸部53は、周方向CDに延びる。つまり、第2ティース52の径方向RD外側の先端部は、周方向CDに延びる。
複数の第2ティース52は、隣り合う第2ティース52の延伸部53の間に第2隙間G2を形成する。第2隙間G2は、第3先端部間隙間G21と、第4先端部間隙間G22とを含む。第4先端部間隙間G22は、第3先端部間隙間G21よりも広い。本実施形態では、複数の第2ティース52は、第3先端部間隙間G21と第4先端部間隙間G22とを周方向CDに交互に形成する。
続いて図7Bを参照して第2ステータコア5を更に説明する。図7Bは第2ステータコア5の一部を拡大して示す平面図である。図7Bに示すように、第2ステータコア5の延伸部53は、第3延伸部531と、第4延伸部532とを含む。本実施形態では、第3延伸部531及び第4延伸部532は周方向CDに交互に設けられる。
第3延伸部531は、第5突出部541と、第6突出部542とを有する。第5突出部541は、第2ティース52を中心として周方向CD一方側に延びる。第6突出部542は、第2ティース52を中心として周方向CD他方側に延びる。第5突出部541が延びる長さは、第6突出部542よりも短い。
第4延伸部532は、第7突出部543と、第8突出部544とを有する。第7突出部543は、第2ティース52を中心として周方向CD一方側に延びる。第8突出部544は、第2ティース52を中心として周方向CD他方側に延びる。第8突出部544が延びる長さは、第7突出部543よりも短い。
第3延伸部531及び第4延伸部532は第2隙間G2を挟んで周方向CDに対向する。したがって、第5突出部541は、周方向CDにおいて第8突出部544と対向する。また、第6突出部542は、周方向CDにおいて第7突出部543と対向する。この結果、第6突出部542と第7突出部543との間に第3先端部間隙間G21が形成される。また、第5突出部541と第8突出部544との間に第4先端部間隙間G22が形成される。そして、第3先端部間隙間G21及び第4先端部間隙間G22は周方向CDに交互に形成される。
以上、図7A及び図7Bを参照して説明したように、第2ステータコア5の延伸部53は、周方向CD一方側に延びる長さと、周方向CD他方側に延びる長さとが異なる。したがって、延伸部の周方向一方側及び他方側の両側が短い構成と比べて、モータ100のトルクを高めることができる。
続いて図8を参照して本実施形態のモータ100の構成を更に説明する。図8は、本実施形態のモータ100の構成を示す模式図である。詳しくは、図8は、ステータ部35と、検出素子36と、回路基板37とを示す。ただし、図8では、理解を容易にするために、コアバック部351(第1コアバック41及び第2コアバック51)を省略している。
図8に示すように、検出素子36は、第1先端部間隙間G11に対応する位置に配置されている。したがって、本実施形態によれば、モータ100の大型化を抑制できる。また、検出素子36による磁束の検知の感度を向上させることができる。
例えば、検出素子による磁束の検知の感度を向上させる構成として、各マグネットの一部をロータホルダから露出させる構成がある。この構成では、マグネットの一部をロータホルダから露出させるために、ロータホルダよりも軸方向ADの長さが長いマグネットを使用する必要ある。そのため、モータのサイズが軸方向ADに大型化し易い。
一方、本実施形態によれば、隣り合う第1ティース42の延伸部43の隙間のうち、比較的広い隙間に対応する位置に検出素子36が配置される。その結果、検出素子36によって検出されるマグネット22の磁束の量を増やすことができる。よって、検出素子36は、マグネット22から発生する磁束をより感度よく検知できる。
また、各マグネット22の一部をロータホルダ23から露出させる必要がないため、軸方向ADにおけるモータ100の大型化を抑止することができる。更に、各マグネット22の一部がロータホルダ23から露出しないため、各マグネットの一部をロータホルダから露出させる構成と比べて、漏れ磁束が発生し難い。
また、図9に示すように、回路基板37は、第2ステータコア5よりも第1ステータコア4に近い側に配置されている。したがって、検出素子36は、第2ステータコア5よりも第1ステータコア4に近い側に配置される。したがって、第1先端部間隙間G11に対応する位置に検出素子36を配置する構成において、マグネット22から発生する磁束を検出素子36によって安定して検知することができる。
また、図8に示すように、平面視したとき、第1先端部間隙間G11と第3先端部間隙間G21とは重なっており、第2先端部間隙間G12と第4先端部間隙間G22とは重なっている。したがって、平面視したとき、隣り合う第1ティース42の隙間のうちの比較的広い隙間と、隣り合う第2ティース52の隙間のうちの比較的狭い隙間とが重なる。また、平面視したとき、隣り合う第1ティース42の隙間のうちの比較的狭い隙間と、隣り合う第2ティース52の隙間のうちの比較的広い隙間とが重なる。よって、比較的広い隙間同士が軸方向ADにおいて重なる構成と比べて、モータ100の逆起電力定数をより最適化して、トルクの減少をより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、複数の第1ティース42が、第1先端部間隙間G11と第2先端部間隙間G12とを周方向CDに交互に形成し、複数の第2ティース52が、第3先端部間隙間G21と第4先端部間隙間G22とを周方向CDに交互に形成する。そして、平面視したとき、第1先端部間隙間G11と第3先端部間隙間G21とが重なっており、第2先端部間隙間G12と第4先端部間隙間G22とが重なっている。したがって、モータ100の逆起電力定数をより最適化して、トルクの減少をより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、第1延伸部431及び第2延伸部432は第1隙間G1を挟んで周方向CDに対向する。この結果、第1先端部間隙間G11及び第2先端部間隙間G12が形成される。また、第3延伸部531及び第4延伸部532は第2隙間G2を挟んで周方向CDに対向する。この結果、第3先端部間隙間G21及び第4先端部間隙間G22が形成される。そして、検出素子36は、第1先端部間隙間G11に対応する位置に配置されている。また、平面視したとき、第1先端部間隙間G11と第3先端部間隙間G21とは重なっており、第2先端部間隙間G12と第4先端部間隙間G22とは重なっている。したがって、モータ100の大型化を抑制しつつ、検出素子36による磁束の検知の感度を向上させることができる。また、モータ100の逆起電力定数をより最適化して、トルクの減少をより抑制することができる。
なお、本実施形態では、回路基板37は、第2ステータコア5よりも第1ステータコア4に近い側に配置されたが、回路基板37は、第1ステータコア4よりも第2ステータコア5に近い側に配置されてもよい。この場合、検出素子36は、第4先端部間隙間G22に対応する位置に配置される。
続いて図5A、図6A、図7A及び図9を参照してステータ部35を更に説明する。図9は、ステータ部35の平面図である。図5A、図6A、図7A及び図9に示すように、ステータ部35のコアバック部351は、第1コアバック41と、第1コアバック41に積層された第2コアバック51とを含む。また、図5A、図6A、図7A及び図9に示すように、ステータ部35のティース部352は、第1ティース42と、第1ティース42に積層された第2ティース52とを含む。
図6A及び図7Aに示すように、第1ステータコア4と第2ステータコア5とは同一形状である。図9に示すように、第2ステータコア5は、周方向CDに1スロットSR分ずらして第1ステータコア4に積層される。1スロットSRは、隣り合うティース部352の中心間の距離に対応する。この結果、平面視したとき、各ティース部352の外形は同一となる。よって、モータ100の逆起電力定数をより最適化して、トルクの減少をより抑制することができる。
また、第1ステータコア4と第2ステータコア5とが同一形状であるため、第1ステータコア4及び第2ステータコア5の製造が容易になる。例えば、同一の金型を用いて、第1ステータコア4及び第2ステータコア5を製造することができる。
以上、図1~図9を参照して実施形態1を説明した。なお、本実施形態において、検出素子36は、回転部2の回転中に複数のマグネット22が通過する領域の直下に配置されたが、検出素子36は、第1先端部間隙間G11の直下に配置されてもよい。第1先端部間隙間G11の直下に検出素子36を配置することにより、検出素子36によって検出されるマグネット22の磁束の量を増やすことができる。また、第1ステータコア4よりも第2ステータコア5に近い側に回路基板37を配置する場合、検出素子36は、第4先端部間隙間G22の直上に配置されてもよい。第4先端部間隙間G22の直上に検出素子36を配置することにより、検出素子36によって検出されるマグネット22の磁束の量を増やすことができる。更に、検出素子36を第1先端部間隙間G11の直下又は第4先端部間隙間G22の直上に配置した場合、検出素子36は、ステータ部35の径方向内側に配置される。よって、回路基板37の面積を抑制できるため、モータ100の大型化を抑制できる。
[実施形態2]
続いて図10、図11A及び図11Bを参照して実施形態2について説明する。但し、実施形態1と異なる事項を説明し、実施形態1と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態2は、ステータ部35が第3ステータコア6を有する点で実施形態1と異なる。
続いて図10、図11A及び図11Bを参照して実施形態2について説明する。但し、実施形態1と異なる事項を説明し、実施形態1と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態2は、ステータ部35が第3ステータコア6を有する点で実施形態1と異なる。
図10は、本実施形態のモータ100の構成を示す模式図である。詳しくは、図10は、ステータ部35と、検出素子36と、回路基板37とを示す。ただし、図10では、理解を容易にするために、コアバック部351を省略している。図10に示すように、ステータ部35は、第3ステータコア6を更に有する。
第3ステータコア6は、上下方向(軸方向AD)において第2ステータコア5に対し第1ステータコア4とは反対側に積層される。本実施形態では、第3ステータコア6は、第2ステータコア5の上側に積層されて、第2ステータコア5に固定されている。第3ステータコア6は、第1ステータコア4及び第2ステータコア5と同様に、中心軸Aを中心とする略円環状構造を有する。なお、第3ステータコア6は、第1ステータコア4及び第2ステータコア5と同様に、上下方向に積層された複数の第3コアピース(不図示)を有する。複数の第3コアピースは同一形状である。第3コアピースはそれぞれ、中心軸Aを中心とする略円環状である。第3コアピースは薄板状の磁性体である。磁性体は、例えば電磁鋼板である。
ここで、図11Aを参照して第3ステータコア6を説明する。図11Aは第3ステータコア6の平面図である。図11Aに示すように、第3ステータコア6は、中心軸Aを囲む環状の第3コアバック61と、複数の第3ティース62とを有する。複数の第3ティース62は、周方向CDに沿って配置されて、第3コアバック61から径方向RDに延びる。より具体的には、第3コアバック61は、中心軸Aを中心とする略円環状である。ここでは、第3ティース62は第3コアバック61から径方向RD外側に延びる。
複数の第3ティース62のそれぞれの径方向RDの先端部は、延伸部63を有する。ここでは、第3ティース62の径方向RD外側の先端部が延伸部63を有する。第3ティース62の延伸部63は、周方向CDに延びる。つまり、第3ティース62の径方向RD外側の先端部は、周方向CDに延びる。
複数の第3ティース62は、隣り合う第3ティース62の延伸部63の間に第3隙間G3を形成する。第3隙間G3は、第5先端部間隙間G31と、第6先端部間隙間G32とを含む。第6先端部間隙間G32は、第5先端部間隙間G31よりも狭い。本実施形態では、複数の第3ティース62は、第5先端部間隙間G31と第6先端部間隙間G32とを周方向CDに交互に形成する。より具体的には、第3ステータコア6は、第1ステータコア4と同一形状である。
続いて図11Bを参照して第3ステータコア6を更に説明する。図11Bは第3ステータコア6の一部を拡大して示す平面図である。図11Bに示すように、第3ステータコア6の延伸部63は、第5延伸部631と、第6延伸部632とを含む。本実施形態では、第5延伸部631及び第6延伸部632は周方向CDに交互に設けられる。
第5延伸部631は、第9突出部641と、第10突出部642とを有する。第9突出部641は、第3ティース62を中心として周方向CD一方側に延びる。第10突出部642は、第3ティース62を中心として周方向CD他方側に延びる。第9突出部641が延びる長さは、第10突出部642よりも長い。
第6延伸部632は、第11突出部643と、第12突出部644とを有する。第11突出部643は、第3ティース62を中心として周方向CD一方側に延びる。第12突出部644は、第3ティース62を中心として周方向CD他方側に延びる。第12突出部644が延びる長さは、第11突出部643よりも長い。
第5延伸部631及び第6延伸部632は第3隙間G3を挟んで周方向CDに対向する。したがって、第9突出部641は、周方向CDにおいて第12突出部644と対向する。また、第10突出部642は、周方向CDにおいて第11突出部643と対向する。この結果、第10突出部642と第11突出部643との間に第5先端部間隙間G31が形成される。また、第9突出部641と第12突出部644との間に第6先端部間隙間G32が形成される。そして、第5先端部間隙間G31及び第6先端部間隙間G32は周方向CDに交互に形成される。
以上、図11A及び図11Bを参照して説明したように、第3ステータコア6の延伸部63は、周方向CD一方側に延びる長さと、周方向CD他方側に延びる長さとが異なる。したがって、延伸部の周方向一方側及び他方側の両側が短い構成と比べて、モータ100のトルクを高めることができる。
続いて図10に戻り、本実施形態のモータ100の構成を更に説明する。図10に示すように、平面視したとき、第1先端部間隙間G11、第3先端部間隙間G21及び第5先端部間隙間G31は重なっており、第2先端部間隙間G12、第4先端部間隙間G22及び第6先端部間隙間G32は重なっている。したがって、本実施形態によれば、磁力が上下対称に発生しやすい。その結果、モータ100の軸方向ADへの振動を減らすことができる。また、モータ100の軸方向ADへの振動が減ることにより、騒音を低減することができる。
また、本実施形態によれば、複数の第1ティース42が、第1先端部間隙間G11と第2先端部間隙間G12とを周方向CDに交互に形成し、複数の第2ティース52が、第3先端部間隙間G21と第4先端部間隙間G22とを周方向CDに交互に形成し、複数の第3ティース62が、第5先端部間隙間G31と第6先端部間隙間G32とを周方向CDに交互に形成する。そして、平面視したとき、第1先端部間隙間G11、第3先端部間隙間G21及び第5先端部間隙間G31が重なっており、第2先端部間隙間G12、第4先端部間隙間G22、及び第6先端部間隙間G32が重なっている。したがって、モータ100の逆起電力定数をより最適化して、トルクの減少をより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、第3ステータコア6は第1ステータコア4と同一形状である。したがって、第1ステータコア4及び第3ステータコア6の製造が容易になる。例えば、同一の金型を用いて、第1ステータコア4及び第3ステータコア6を製造することができる。
なお、平面視したとき、第3ステータコア6は、第1ステータコア4と重なる。つまり、第3ステータコア6は、第2ステータコア5と異なり、第1ステータコア4に対して周方向CDにずれていない。したがって、平面視したとき、各ティース部352の外形は同一となる。よって、モータ100の逆起電力定数をより最適化して、トルクの減少をより抑制することができる。
以上、図10、図11A及び図11Bを参照して実施形態2を説明した。本実施形態によれば、実施形態1と同様に、モータ100の大型化を抑制しつつ、検出素子36による磁束の検知の感度を向上させることができる。また、モータ100の逆起電力定数をより最適化して、トルクの減少をより抑制することができる。
[実施形態3]
続いて図12を参照して実施形態3について説明する。但し、実施形態1、2と異なる事項を説明し、実施形態1、2と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態3は、検出素子36が配置される位置が実施形態1、2と異なる。
続いて図12を参照して実施形態3について説明する。但し、実施形態1、2と異なる事項を説明し、実施形態1、2と同じ事項についての説明は割愛する。実施形態3は、検出素子36が配置される位置が実施形態1、2と異なる。
図12は、本実施形態のモータ100の構成を示す模式図である。詳しくは、図12は、ステータ部35と、検出素子36と、回路基板37とを示す。ただし、図12では、理解を容易にするために、コアバック部351を省略している。
図12に示すように、本実施形態において、検出素子36は、ステータ部35内に配置される。具体的には、第1ステータコア4の延伸部43のうちの第2先端部間隙間G12を形成する延伸部43と、第2ステータコア5の延伸部53のうちの第4先端部間隙間G22を形成する延伸部53とは、段差Sを形成する。換言すると、第2先端部間隙間G12を挟んで周方向CDに対向する第1ステータコア4の延伸部43と、第4先端部間隙間G22を挟んで周方向CDに対向する第2ステータコア5の延伸部53とが、段差Sを形成する。検出素子36は、段差Sに配置される。
より具体的には、第1ステータコア4の延伸部43の第1突出部441と、第2ステータコア5の延伸部53の第5突出部541とが第1段差S1を形成する。また、第1ステータコア4の延伸部43の第4突出部444と、第2ステータコア5の延伸部53の第8突出部544とが第2段差S2を形成する。本実施形態では、検出素子36は、第1段差S1と第2段差S2とに掛け渡されて、第1段差S1及び第2段差S2に配置される。換言すると、検出素子36は、周方向CDにおいて互いに対向する2つの段差Sに掛け渡されて、2つの段差Sに配置される。
なお、検出素子36は、第1段差S1と第2段差S2とのうちの一方に配置されてもよい。換言すると、検出素子36は、周方向CDにおいて互いに対向する2つの段差Sのうちの一方に配置されてもよい。
以上、図12を参照して実施形態3を説明した。本実施形態によれば、検出素子36は、径方向RDにおいてマグネット22と対向する。したがって、検出素子36は、マグネット22から発生する磁束をより感度よく検知できる。詳しくは、マグネット22から発生する磁束の量は、径方向RDに発生する量が他の方向へ発生する量よりも多くなる。本実施形態によれば、検出素子36は、径方向RDにおいてマグネット22と対向する。したがって、検出素子36によって検出されるマグネット22の磁束の量を増やすことができる。よって、検出素子36は、マグネット22から発生する磁束をより感度よく検知できる。
また、本実施形態によれば、検出素子を回路基板に実装する構成と比べて、検出素子36の位置決めが容易となる。
以上、図面(図1~図12)を参照して本開示の実施形態について説明した。ただし、本開示は、上記の実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、又は、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。
図面は、本開示の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されず、本開示の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、図1~図12を参照して説明した実施形態において、回路基板37はステータ部35の下側に配置されたが、回路基板37は、ステータ部35の上側に配置されてもよい。
また、図1~図12を参照して説明した実施形態では、第1先端部間隙間G11に対応する位置に検出素子36が配置されたが、第4先端部間隙間G22に対応する位置に検出素子36が配置されてもよい。第4先端部間隙間G22に対応する位置に検出素子36を配置しても、隣り合う第2ティース52の延伸部53の隙間のうち、比較的広い隙間に対応する位置に検出素子36が配置されるため、モータ100の大型化を抑制しつつ、検出素子36による磁束の検知の感度を向上させることができる。
また、図1~図12を参照して説明した実施形態ではアウターロータ型のモータを説明したが、本開示はインナーロータ型のモータにも適用できる。本開示をインナーロータ型のモータに適用した場合、例えば、複数のマグネットはロータホルダの外周面に配置され、ロータホルダは、複数のマグネットの内周面の全面を覆う。
本開示は、モータの分野に有用である。
2 :回転部
3 :静止部
4 :第1ステータコア
5 :第2ステータコア
22 :マグネット
35 :ステータ部
36 :検出素子
40 :第1コアピース
41 :第1コアバック
42 :第1ティース
43 :延伸部
50 :第2コアピース
51 :第2コアバック
52 :第2ティース
53 :延伸部
100 :モータ
A :中心軸
AD :軸方向
CD :周方向
G1 :第1隙間
G11 :第1先端部間隙間
G12 :第2先端部間隙間
G2 :第2隙間
G21 :第3先端部間隙間
G22 :第4先端部間隙間
RD :径方向
3 :静止部
4 :第1ステータコア
5 :第2ステータコア
22 :マグネット
35 :ステータ部
36 :検出素子
40 :第1コアピース
41 :第1コアバック
42 :第1ティース
43 :延伸部
50 :第2コアピース
51 :第2コアバック
52 :第2ティース
53 :延伸部
100 :モータ
A :中心軸
AD :軸方向
CD :周方向
G1 :第1隙間
G11 :第1先端部間隙間
G12 :第2先端部間隙間
G2 :第2隙間
G21 :第3先端部間隙間
G22 :第4先端部間隙間
RD :径方向
Claims (11)
- 上下方向に延びる中心軸の回りを回転し、複数のマグネットを有する回転部と、
前記複数のマグネットと径方向に対向するステータ部を有する静止部と
を備え、
前記ステータ部は、第1ステータコアと、前記第1ステータコアに対して上下方向に積層される第2ステータコアとを有し、
前記第1ステータコアは、上下方向に積層された複数の第1コアピースを有し、
前記第1ステータコアは、
中心軸を囲む環状の第1コアバックと、
周方向に沿って配置されて、前記第1コアバックから径方向に延びる複数の第1ティースと
を有し、
前記複数の第1ティースのそれぞれの径方向の先端部は、周方向に延びる延伸部を有し、
前記複数の第1ティースは、隣り合う前記第1ティースの前記延伸部の間に第1隙間を形成し、
前記第2ステータコアは、上下方向に積層された複数の第2コアピースを有し、
前記第2ステータコアは、
中心軸を囲む環状の第2コアバックと、
周方向に沿って配置されて、前記第2コアバックから径方向に延びる複数の第2ティースと
を有し、
前記複数の第2ティースのそれぞれの径方向の先端部は、周方向に延びる延伸部を有し、
前記複数の第2ティースは、隣り合う前記第2ティースの前記延伸部の間に第2隙間を形成し、
前記第1隙間は、第1先端部間隙間と、前記第1先端部間隙間よりも狭い第2先端部間隙間とを含み、
前記第2隙間は、第3先端部間隙間と、前記第3先端部間隙間よりも広い第4先端部間隙間とを含み、
上下方向から視たとき、前記第1先端部間隙間と前記第3先端部間隙間とは重なっており、前記第2先端部間隙間と前記第4先端部間隙間とは重なっており、
前記静止部は、前記マグネットから発生する磁束を検出する検出素子を更に有し、
前記検出素子は、前記第1先端部間隙間に対応する位置、又は前記第4先端部間隙間に対応する位置に配置されている、モータ。 - 前記複数の第1ティースは、前記第1先端部間隙間と前記第2先端部間隙間とを周方向に交互に形成し、
前記複数の第2ティースは、前記第3先端部間隙間と前記第4先端部間隙間とを周方向に交互に形成する、請求項1に記載のモータ。 - 前記第1ステータコアの前記延伸部は、第1延伸部と、第2延伸部とを含み、
前記第1延伸部は、
前記第1ティースを中心として周方向一方側に延びる第1突出部と、
前記第1ティースを中心として周方向他方側に延びる第2突出部と
を有し、
前記第1突出部が延びる長さは、前記第2突出部よりも長く、
前記第2延伸部は、
前記第1ティースを中心として周方向一方側に延びる第3突出部と、
前記第1ティースを中心として周方向他方側に延びる第4突出部と
を有し、
前記第4突出部が延びる長さは、前記第3突出部よりも長く、
前記第2ステータコアの前記延伸部は、第3延伸部と、第4延伸部とを含み、
前記第3延伸部は、
前記第2ティースを中心として周方向一方側に延びる第5突出部と、
前記第2ティースを中心として周方向他方側に延びる第6突出部と
を有し、
前記第5突出部が延びる長さは、前記第6突出部よりも短く、
前記第4延伸部は、
前記第2ティースを中心として周方向一方側に延びる第7突出部と、
前記第2ティースを中心として周方向他方側に延びる第8突出部と
を有し、
前記第8突出部が延びる長さは、前記第7突出部よりも短い、請求項1又は請求項2に記載のモータ。 - 前記第1延伸部及び前記第2延伸部は、前記第1隙間を挟んで周方向に対向し、
前記第3延伸部及び前記第4延伸部は、前記第2隙間を挟んで周方向に対向する、請求項3に記載のモータ。 - 前記第1ステータコアと前記第2ステータコアとは同一形状である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記回転部は、前記複数のマグネットを保持するロータホルダを更に有し、
前記複数のマグネットの各々は、中心軸とは反対側の外周面と、中心軸側の内周面とを有し、
前記ロータホルダは、前記外周面の全面、又は前記内周面の全面を覆う、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記ステータ部は、上下方向において前記第2ステータコアに対し前記第1ステータコアとは反対側に積層される第3ステータコアを更に有し、
前記第3ステータコアは、上下方向に積層された複数の第3コアピースを有し、
前記第3ステータコアは、
中心軸を囲む環状の第3コアバックと、
周方向に沿って配置されて、前記第3コアバックから径方向に延びる複数の第3ティースと
を有し、
前記複数の第3ティースのそれぞれの径方向の先端部は、周方向に延びる延伸部を有し、
前記複数の第3ティースは、隣り合う前記第3ティースの前記延伸部の間に第3隙間を形成し、
前記第3隙間は、第5先端部間隙間と、前記第5先端部間隙間よりも狭い第6先端部間隙間とを含み、
上下方向から視たとき、前記第1先端部間隙間、前記第3先端部間隙間及び前記第5先端部間隙間は重なっており、前記第2先端部間隙間、前記第4先端部間隙間及び前記第6先端部間隙間は重なっている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記第3ステータコアは、前記第1ステータコアと同一形状である、請求項7に記載のモータ。
- 前記静止部は、上下方向において前記ステータ部に対向する回路基板を更に有し、
前記回路基板は、前記第2ステータコアよりも前記第1ステータコアに近い側に配置されており、
前記検出素子は、前記回路基板に実装されている、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記検出素子は、上下方向において前記第1先端部間隙間の直下又は前記第4先端部間隙間の直上に配置されている、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記第1ステータコアの前記延伸部のうちの前記第2先端部間隙間を形成する延伸部と、前記第2ステータコアの前記延伸部のうちの前記第4先端部間隙間を形成する延伸部とは、段差を形成し、
前記検出素子は、前記段差に配置される、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のモータ。
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